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板式換熱器除垢裝置

USP-B系列板式換熱器除垢裝置
    USP--B系列板式換熱器除垢裝置是在USP--M系列超聲波除垢裝置的基礎上,針對板式換熱器而開(kāi)發(fā)的另一款新產(chǎn)品。由俄羅斯VIDKON公司提供部分核心器件,授權我公司生產(chǎn)。其產(chǎn)品主要防止板式換能器產(chǎn)生水垢,提供連續不間斷的工作,具有:除垢、防垢、防腐、提高換熱效率、環(huán)保節能等突出的技術(shù)特點(diǎn)。技術(shù)成熟,是板式換能器除垢的專(zhuān)業(yè)產(chǎn)品。

一、產(chǎn)品研發(fā)與技術(shù)創(chuàng )新

1、研發(fā)背景

1.1 板式換能器是近10年才普及的,普及的原因是由于板式換能器具有以下優(yōu)點(diǎn):

1)傳熱系數高:板式換熱器的傳熱系數是管殼式換熱器的3~5倍。完成同一換熱任務(wù),板式換熱器的換熱面積僅為管殼式換熱面積的1/3~1/4。 

2)對數平均溫差大:流體在板式換熱器內的流動(dòng)是并流或逆流的流動(dòng)方式,其溫差修正系數一般在0.8~0.95。 

3)占地面積。喊迨綋Q熱器結構緊湊,單位體積內的換熱面積為管殼式換熱器的2~5倍,實(shí)現同樣的換熱任務(wù)時(shí),板式換熱器的占地面積約為管殼式換熱器的1/5~1/10。 

4)重量輕:板式換熱器的板片厚度僅為0.5~1mm,在完成同樣換熱任務(wù)的情況下,板式換熱器的重量?jì)H為管殼式換熱器的1/5左右。

5)價(jià)格低:?jiǎn)挝粨Q熱面積造價(jià)低于管殼式換熱器。

6)末端溫差。喊迨綋Q熱器的末端溫差很小,對于水—水換熱可以低于1℃,而管殼式換熱器大約為5℃.這對于回收低溫位的熱能是很有利的。

7)污垢系數低:板式換熱器的流體呈現劇烈湍流,雜質(zhì)不易沉積,板間通道的流通死區小,不銹鋼制造的換熱面光滑、且腐蝕附著(zhù)物少。

8)可以實(shí)現多種介質(zhì)換熱。

9)很容易改變換熱面積或流程組合。

1.2 板式換能器雖然優(yōu)點(diǎn)很多,但也有以下缺點(diǎn):
1)工作壓力。喊迨綋Q熱器是靠墊片密封的,密封周邊很長(cháng),而且角孔的兩道密封處的支撐情況較差,墊片得不到足夠的壓緊力,所以目前板式換熱器的****工作壓力僅為2.5MPAa;單板面積大于1平方時(shí),其工作壓力往往低于2.5MPa。 

2)工作溫度低:板式換熱器的工作溫度決定于密封墊片能承受的溫度。用橡膠類(lèi)彈性墊片時(shí),****工作溫度在200℃以下;用壓縮石棉絨墊片工作溫度為250~260℃,由于壓縮石棉絨墊片的彈性差,所以工作壓力較用橡膠墊片低。

3)易堵塞:換熱器的板間通道很窄,一般在3~5mm,當換熱介質(zhì)中含有較大的固體顆;蚶w維物質(zhì)時(shí),就容易堵塞板間通道。

4)不易清洗:清洗時(shí)必須把換能器解體,逐片清洗,清垢難度大,清洗工作量大,清洗現場(chǎng)亂。

5)檢修費用高:由于板片很薄,在清洗硬垢的過(guò)程中板片易變形,密封墊圈極易損壞;為保證回裝質(zhì)量,必須更換,檢修費用高。

1.3鑒于板式換能器的上述優(yōu)缺點(diǎn),在城市集中供熱的換熱站得到了大量的應用;其他行業(yè)應用也很廣泛。

1.4在城市集中供熱的應用中,板式換能器的熱端一般連接一次網(wǎng)給水,因為是循環(huán)水,水質(zhì)水量有保證,板式換能器的一次網(wǎng)側結垢不嚴重。冷端二次網(wǎng)接用戶(hù),水質(zhì)、水量無(wú)法保證,因此在板式換能器的二次網(wǎng)側結垢非常嚴重。目前,還沒(méi)有對板式換熱器進(jìn)行除垢的在線(xiàn)物理方法或裝置,板式換熱器只能運行到結垢很?chē)乐貢r(shí),才停機解體除垢。結垢影響換熱,不但影響供熱企業(yè)的經(jīng)濟效益,還影響企業(yè)的社會(huì )聲譽(yù)和民生問(wèn)題。

1.5針對板式換熱器存在的缺陷,我公司****研制了USP-B系列板式換熱器除垢裝置,該裝置通過(guò)超聲波除垢裝置去除換熱板上的硬垢,通過(guò)軟垢****裝置去除換熱板間的氧化物及泥沙等軟垢,徹底解決了板式換熱器的除垢難題。

2、產(chǎn)品研發(fā)

2.1自2010年起,我公司就對板式換熱器進(jìn)行了除垢效果的研究,就換能器選型、匹配電源、安裝部位進(jìn)行了多項試驗。

2.2經(jīng)過(guò)一個(gè)采暖期的實(shí)際運行,與沒(méi)有安裝的其他板式換熱器進(jìn)行比較,換熱效果有一定的改善,但沒(méi)有達到用戶(hù)的使用要求。

2.3經(jīng)過(guò)分析比對,主要原因是:無(wú)論換能器安裝在什么部位,因為板式換熱器板與板之間采用橡膠條密封,超聲波傳導不過(guò)去,振動(dòng)波無(wú)法到達換熱板表面,所以除垢效果受到很大的影響。

2.4 2012年,俄羅斯VIDKON公司針對板式換熱器,開(kāi)發(fā)了USP--B系列板式換熱器除垢裝置,該裝置改變了除垢模式,對硬垢去除效果明顯。

2.5 2013年,我公司引入這一先進(jìn)技術(shù),并進(jìn)行了除垢效能改善,在USP--B板式換熱器除垢裝置的基礎上,又增加了軟垢****裝置,可以有效去除換熱板間的氧化物及泥沙等軟垢,除垢效果非常理想。

3、技術(shù)創(chuàng )新點(diǎn)

3.1在國際上率先提出了一種全新的除垢模式,將超聲波除垢技術(shù)應用于板式換熱器除垢方面,較好地解決了超聲波應用頻率、功率密度、除垢效應三者之間的關(guān)系。

3.2參數匹配合理,全新設計的換能器對硬垢的去除效果好。

3.3輸出頻率與功率密度在線(xiàn)可調,便于尋找****工況。

3.4增加了軟垢****裝置,可以有效去除換熱板與板之間的軟垢。

3.5使用壽命長(cháng),連續在線(xiàn)工作,基本處于免維護。

二、技術(shù)特點(diǎn)

1、除垢作用

除垢效果明顯,一般在安裝使用后的3-6個(gè)月內,可去除80%以上的老垢,以后陸續****干凈。

除垢機理:超聲波的聲波作用于液體中時(shí),液體內形成許多微小的氣泡,形成“空化效應”,氣泡的破裂會(huì )產(chǎn)生能量極大的沖擊波,影響了碳化沉積物內部之內的牢固性,破壞了碳化沉積物和金屬之間的關(guān)系,因此,產(chǎn)生許多小裂縫。當裂紋逐漸增多后,水垢便形成沙礫狀顆粒,一部分從管壁表面脫落。水在毛細的作用下通過(guò)細小裂縫滲入到受熱表面,那里有水被蒸發(fā),從而帶動(dòng)碳化沉積物的膨脹和成片地脫落,將垢****徹底。

作用于金屬表面的超聲波振動(dòng)產(chǎn)生了機械能量,使得金屬、水垢、水隨之震動(dòng),由于三者之間的頻率響應不同,產(chǎn)生不同步振動(dòng),形成垢層與管壁界面上的相對剪切力,即形成“剪切效應”,破壞了水垢和金屬之間的結合,導致垢層產(chǎn)生疲勞而松脫。

2、阻垢作用

    阻垢徹底,自安裝之日起,新垢生成的概率很小。                       

    阻垢機理:超聲波在液體介質(zhì)中通過(guò)“空化效應”,將水分子裂解為H自由基和HO自由基,甚至H+和OH-等, 而OH與成垢物質(zhì)離子可形成諸如CaOH 、MgOH 等的化合物,從而增加水的溶解能力,使其溶垢能力相對提高,具有"活化"效應。超聲波的輻射把液體拉裂而形成無(wú)數極微小的局部空穴和氣泡,在這些氣泡的周?chē),形成許多的結晶中心,在水中開(kāi)始形成硬鹽,形成細小的沙狀物,即產(chǎn)生超生“凝聚”現象,有很強的爭奪水中離子的能力。

   受熱表面上的振動(dòng)使金屬與水之間產(chǎn)生高速微流和空化效應,破壞垢類(lèi)生成和在管壁沉積的條件,阻礙了這些沙狀物在管壁上的沉淀,具有阻垢效果。

3、防止氧化腐蝕作用

    在管壁內表面自然形成的裂縫中,存有水中溶解的氧氣,在超聲波振動(dòng)的作用下,它被強制從裂縫中排出來(lái)。超聲波的脈沖長(cháng)期地作用于管的內壁表面,在微小的縫隙附近發(fā)生變形變化,這些變形變化把裂縫的邊緣鉚住,使它們被封住,水中的溶氧就不會(huì )滲入裂縫中,****了腐蝕的源頭,保護金屬免受磨蝕。這種防腐蝕的效果在某種程度上取代了管子內表面的鈍化,可有效防止水中溶氧對金屬的腐蝕,相當于****鋼鐵管受氧腐蝕的裝置。


4、提高換熱器效率


     超聲波振動(dòng),形成其內部水和管壁的振動(dòng),減弱了水與管壁之間的流體力學(xué)阻力,從而提高了水流的速度。水與金屬加熱面之間的排出與進(jìn)入加快,水與受熱表面的交換速度也加快,使被加熱液體的層流邊界層、過(guò)度層和紊流區能進(jìn)行更好的混合,提高熱量的傳遞。同時(shí),由于換熱設備處于無(wú)垢狀態(tài)下運行,換熱熱損耗很小,提高換熱器效率近3-5%。

5、環(huán)保節能

    物理方法防垢,對水體和環(huán)境無(wú)污染,對管線(xiàn)和容器無(wú)腐蝕。相對于結垢后在處理的其它方法而言,其在線(xiàn)式的工作方式,破壞了垢晶形成條件,使設備始終處于無(wú)垢狀態(tài)下運行,其熱傳導效率約提高了5-8%,節能3-5%。

三、產(chǎn)品組成

1、USP-B系列板式換熱器除垢裝置由超聲波除垢裝置、軟垢****裝置、電控裝置、附屬管路等組成。 

2、超聲波除垢裝置由脈沖電源和換能器組成。脈沖電源的功能是把AC380V的工頻電源轉換成一定頻率的脈沖電源;換能器的作用是把電子脈沖能量轉換成機械能量,產(chǎn)生超聲波振動(dòng),實(shí)現除垢的機理。

3、軟垢****裝置由氣液混合器、控制器、管閥等組成,混合液以一定的壓力進(jìn)入脈沖震蕩發(fā)生器,形成高壓脈沖水氣流,進(jìn)入板式換熱器后,隨著(zhù)氣泡的爆裂,板片內的水流被激發(fā)出強大的沖擊波,猛烈地沖刷板壁,并夾雜著(zhù)被撞碎、剝離的雜質(zhì)產(chǎn)生了巨大的"噴濺效應",從而****泥砂、鐵銹渣等軟垢。

4、電控裝置由電氣開(kāi)關(guān)、指示燈、接觸器、PLC等組成,運行過(guò)程中根據PLC編程,自動(dòng)控制各電器單元的啟停,閥門(mén)的開(kāi)閉,逐一清洗每臺板式換熱器,實(shí)現運行中除垢。 

五、設備選型、安裝與調試


1、安裝工藝


1.1超聲波在金屬中傳導的衰減很小,如果換能器的安裝位置和結垢面之間都是金屬連接,振波可以傳導到結垢表面,除垢效果好。


1.2超聲波在彈性體中傳導的衰減很大,如果換能器安裝在板式換熱器的外部,因板與板之間使用橡膠條密封,超聲波的衰減很大,起不到除垢的作用。


1.3超聲波在水中傳導的衰減略大,換能器應安裝在板式換熱器冷端進(jìn)出口管段上。


2、設備選型


用戶(hù)使用單位可根據本單位在裝板式換熱器的數量,單臺板式換熱器的換熱面積,在根據下表,完成設備的選型。


設備選擇一覽表

例:一個(gè)換熱站在裝6臺板式換熱器,換熱面積為150平方米,選擇USP-900/6B型號的設備即可。


六、選擇理由


1、USP-M系列超聲波除垢裝置自投產(chǎn)至今已歷經(jīng)了15年的市場(chǎng)考驗,期間進(jìn)行過(guò)3次大的技術(shù)改進(jìn)。擁有3項專(zhuān)利技術(shù)、5項檢測認證,在俄羅斯、歐洲、亞洲等30多個(gè)國家的1.5萬(wàn)多臺熱轉換設備上陸續安裝使用,獨有的安裝理論和現場(chǎng)安裝調試經(jīng)驗,實(shí)現了換熱設備的無(wú)垢化運行。


2、USP-B系列板式換熱器除垢裝置是在M系列產(chǎn)品的基礎上,新創(chuàng )立的一種除垢模式,技術(shù)先進(jìn)成熟,經(jīng)過(guò)在多臺板式換熱器的實(shí)際應用,除垢效果顯著(zhù)、運行費用較低、在板式換熱器除垢領(lǐng)域,屬于高技術(shù)新產(chǎn)品。


3、換能器產(chǎn)生的聲波是彈性波,應力約為金屬疲勞極限的1/10,軟垢****裝置運行壓力低于0.4MPa,對板式換熱器無(wú)任何損傷,對運行人員無(wú)任何不良影響。


4、降低生產(chǎn)熱能量的成本,不僅僅有技術(shù)上和經(jīng)濟上的意義,而且具有社會(huì )意義,是構建節約型社會(huì )的一種技術(shù)手段。


七、經(jīng)濟效益分析


1、熱網(wǎng)循環(huán)水不用添加阻垢劑,節省加藥費用,降低運行費用。


2、板式換熱器不用解體清垢,減少解體清垢所發(fā)生的材料更換及維護費用。


3、減少停機除垢所造成的直接和間接經(jīng)濟損失。


4、保證換熱效率,減少燃料的浪費,增加設備運行的經(jīng)濟性和安全性。


5、實(shí)現在線(xiàn)防垢和除垢,降低工人的勞動(dòng)強度,減少人工清理費用,****定期化學(xué)清冼發(fā)生的費用和對設備的腐蝕,延長(cháng)設備的使用壽命。


6、用于購買(mǎi)使用USP-B系列板式換熱器除垢裝置的成本,在它們工作以后的1-2個(gè)采暖期之內就會(huì )被全部收回。使用本裝置只是一次投資,使用有效期大于10年。


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